试验方法以及半导体装置的制造方法与流程

1.本发明涉及试验方法以及半导体装置的制造方法。


背景技术：

2.在半导体封装件和散热鳍片等之间配置的散热脂有时会发生泵出。泵出是指以下现象：由于半导体封装件的与温度变化相伴的翘曲的变化，散热脂从其本来应当被配置的位置移动，失去散热脂的散热功能。
3.在日本特开2004-039829号公报中记载了散热脂的泵出性能的判定方法。在日本特开2004-039829号公报中，通过在将散热脂夹入两片玻璃板之间的状态下进行冷热冲击试验来判定散热脂的泵出性能。
4.然而，在日本特开2004-039829号公报中记载的散热脂的泵出性能的试验方法中，需要反复进行冷热冲击试验，因此难以在短时间内判定散热脂的泵出性能。


技术实现要素：

5.本发明是鉴于如上所述的现有技术的问题而提出的。更具体地，本发明提供一种能够在短时间内判定散热脂的泵出性能的试验方法。
6.本发明的试验方法具有以下工序：将散热脂配置于保持板之上；使压板以将散热脂夹入的方式与保持板相对配置；使保持板与压板之间的间隔变化；以及观察在使保持板与压板之间的间隔变化之后的散热脂的形状。泵出性能是基于散热脂的形状来判定的。
7.对于本发明的上述以及其它的目的、特征、方案以及优点，会通过结合附图来理解的关于本发明的以下详细说明而变得清楚。
附图说明
8.图1是对实施方式1涉及的试验方法的概况进行说明的第1剖视图。
9.图2是对实施方式1涉及的试验方法的概况进行说明的第2剖视图。
10.图3是以使保持板10与压板30之间的间隔变大的方式移动了压板30时的散热脂20的示意性的俯视图。
11.图4是从图3所示的状态以使保持板10与压板30之间的间隔变小的方式移动了压板30时的散热脂20的示意性的俯视图。
12.图5是在实施方式1涉及的试验方法中使用的试验装置100的示意图。
13.图6是示出压板30的位移与施加于压板30的载荷之间的关系的示意性的折线图。
14.图7a是第1状态下的散热脂20的剖视图。
15.图7b是第2状态下的散热脂20的剖视图。
16.图7c是第3状态下的散热脂20的剖视图。
17.图7d是第4状态下的散热脂20的剖视图。
18.图7e是第5状态下的散热脂20的剖视图。
19.图7f是第6状态下的散热脂20的剖视图。
20.图8是半导体装置200的示意性的剖视图。
21.图9是半导体装置200的制造工序图。
具体实施方式
22.一边参照附图一边对本发明的实施方式的详细内容进行说明。在以下附图中，对于相同或相应的部分标注相同的参照标号，不重复进行说明。
23.实施方式1
24.对实施方式1涉及的试验方法进行说明。
25.(基于散热脂的形状进行的泵出特性的判定)
26.图1是对实施方式1涉及的试验方法的概况进行说明的第1剖视图。如图1所示，保持板10是板状的部件。保持板10具有第1主面10a和第2主面10b。第1主面10a以及第2主面10b是保持板10的厚度方向上的端面。第2主面10b是第1主面10a的相反面。
27.保持板10由例如金属材料形成。保持板10也可以由玻璃形成。保持板10也可以根据使用散热脂20的半导体封装件来选择。例如，在将散热脂20配置于半导体封装件的镀了镍的铜基座之上的情况下，保持板10也可以是镀了镍的铜板。
28.散热脂20配置于保持板10之上。更具体地，散热脂20配置于第1主面10a之上。散热脂20的形状在俯视观察时为例如圆形。但是，散热脂20的俯视形状不限于此。散热脂20是例如在有机硅(silicone)之中分散有填料的散热脂。散热脂20例如在常温下是液态的。散热脂20也可以由相变热界面材料(pc-tim)形成。相变热界面材料是在常温下为固体，但在大于或等于规定的温度时变成液体的材料。
29.散热脂20通过由丝网印刷等印刷到保持板10(第1主面10a)之上，从而配置于保持板10(第1主面10a)之上。在散热脂20由相变热界面材料形成的情况下，散热脂20通过印刷到保持板10之上并且使溶剂挥发，从而配置于保持板10之上。
30.压板30是板状的部件。压板30具有第3主面30a和第4主面30b。第3主面30a以及第4主面30b是压板30的厚度方向上的端面。第4主面30b是第3主面30a的相反面。压板30以将散热脂20夹入的方式与保持板10相对配置。更具体地，压板30配置为第3主面30a隔着散热脂20与第1主面10a相对。压板30由例如使可见光透过的材料形成。
31.间隔件40配置于保持板10和压板30之间(第1主面10a和第3主面30a之间)。通过间隔件40，维持了保持板10和压板30之间的间隔。即，能够通过间隔件40来控制散热脂20的厚度。间隔件40是例如垫片胶带。
32.图2是对实施方式1涉及的试验方法的概况进行说明的第2剖视图。图3是以使保持板10与压板30之间的间隔变大的方式移动了压板30时的散热脂20的示意性的俯视图。此外，在图3之中，变形前的散热脂20的形状由虚线表示。如图2以及图3所示，如果以使保持板10与压板30之间的间隔(第1主面10a和第3主面30a之间的距离)变大的方式使压板30移动，则散热脂20被拉伸，散热脂20在俯视观察时的形状变化。
33.散热脂20的俯视形状是透过压板30沿与第1主面10a正交的方向观察的。该散热脂20的俯视形状受到散热脂20的变形容易程度(或变形困难程度)影响。因此，通过观察在使压板30移动之后的散热脂20的俯视形状来判定散热脂20的泵出性能。
34.图4是从图3所示的状态以使保持板10与压板30之间的间隔变小的方式移动了压板30时的散热脂20的示意性的俯视图。此外，在图4之中，变形前的散热脂20的形状由虚线表示。如图4所示，在以使保持板10与压板30之间的间隔一度变大之后再变小的方式使压板30移动之后，在散热脂20之中形成了孔洞21。通过测定孔洞21的大小和/或数量来判定散热脂20的泵出性能。此外，在图4所示的状态下，压板30返回到初始位置。
35.在图3所示的例子中，基于以使保持板10与压板30之间的间隔变大的方式移动了压板30之后的散热脂20的形状而判定散热脂20的泵出性能，但是也可以基于以使保持板10与压板30之间的间隔变小的方式移动了压板30之后的散热脂20的形状而判定散热脂20的泵出性能。
36.另外，在图4所示的例子中，基于以使保持板10与压板30之间的间隔一度变大之后再变小的方式移动了压板30之后的散热脂20的形状而判定泵出性能，但压板30的移动方向的组合不限于图4所示的例子。即，压板30的移动方向的组合、压板30的移动距离只要根据散热脂20的特性来适当地选择即可。
37.(基于施加于压板的载荷的变化进行的泵出特性的评价)
38.图5是在实施方式1涉及的试验方法中使用的试验装置100的示意图。如图5所示，试验装置100具有保持板10、压板30、温度调整器50、安装工具60和驱动部70。此外，如上所述，散热脂20夹在保持板10与压板30之间。另外，也可以在保持板10与压板30之间配置有间隔件40。
39.在温度调整器50之上配置有保持板10。此外，第2主面10b与温度调整器50相对。温度调整器50构成为能够调整保持板10的温度。由此，通过模拟了半导体封装件的温度上升的环境，能够判定散热脂20的泵出性能。温度调整器50是例如热板。但是，温度调整器50不限于此。温度调整器50也可以构成为能够通过水冷或帕尔贴元件等对保持板10进行冷却。
40.安装工具60连接到压板30。更具体地，安装工具60通过杆61连接到压板30的第4主面30b侧。也可以将拍摄装置62安装于安装工具60。通过拍摄装置62，能够透过压板30观察散热脂20的俯视形状。拍摄装置62是例如数码相机。
41.在试验装置100具有拍摄装置62的情况下，散热脂20的形状的变化、孔洞21的大小以及数量也可以通过对由拍摄装置62取得的散热脂20的图像进行图像处理来测定。该图像处理是例如对由拍摄装置62取得的图像进行的二值化处理。此外，在试验装置100没有拍摄装置62的情况下，散热脂20的形状的变化、孔洞21的大小以及数量也可以通过目视来观察。
42.驱动部70连接到安装工具60。驱动部70经由安装工具60使压板30移动以使保持板10与压板30之间的间隔变化。施加于压板30的载荷是通过安装于驱动部70的载荷传感器71来测定的。此外，在试验装置100具有驱动部70的情况下，间隔件40也可以不配置在保持板10与压板30之间。
43.图6是示出压板30的位移与施加于压板30的负载之间的关系的示意性的折线图。图6的折线图的横轴是压板30的位移，图6的折线图的纵轴是施加于压板30的负载。
44.将压板30位于图6之中的原点与位置p1之间的状态设为第1状态。将压板30位于图6之中的位置p1与位置p2之间的状态设为第2状态。将压板30位于图6之中的位置p2与位置p3之间的状态设为第3状态。将压板30位于图6之中的位置p3与位置p4之间的状态设为第4状态。将压板30位于图6之中的位置p4与位置p5之间的状态设为第5状态。将压板30位于图6
之中的位置p5与位置p6之间的状态设为第6状态。
45.图7a是第1状态下的散热脂20的剖视图。图7b是第2状态下的散热脂20的剖视图。图7c是第3状态下的散热脂20的剖视图。
46.图7d是第4状态下的散热脂20的剖视图。图7e是第5状态下的散热脂20的剖视图。图7f是第6状态下的散热脂20的剖视图。
47.如图6以及图7a所示，在第1状态下，驱动部70使压板30移动以与间隔件40分离。此时，由载荷传感器71来检测压板30、安装工具60的自重。
48.如图6以及图7b所示，在第2状态下，驱动部70使压板30移动以使保持板10与压板30的间隔变大。此时，伴随着压板30的位移变大，施加于压板30的载荷也变大。在散热脂20是容易变形的材料的情况下，散热脂20对压板30的拉力小，因此位于位置p1和位置p2之间的图6的折线的斜率变小。另一方面，在散热脂20是难以变形的材料的情况下，散热脂20对压板30的拉力大，因此位于位置p1和位置p2之间的图6的折线的斜率变大。因此，能够基于位于位置p1和位置p2之间的图6的折线的斜率而判定散热脂20的泵出特性。
49.如图6以及图7c所示，在第3状态下，驱动部70保持压板30的位置。在散热脂20的变形无法追随于压板30的移动速度的情况下，通过放置，从而散热脂20的形状逐渐变化，散热脂20对压板30的拉力慢慢撤去。通过该举动，也能够掌握散热脂20的变形容易程度(或变形困难程度)，因此能够判定散热脂20的泵出特性。
50.如图6以及图7d所示，在第4状态下，驱动部70使压板30移动以使保持板10与压板30的间隔变小。此时，伴随着压板30的位移变小，施加于压板30的载荷变小。在第4状态下大致示出与第2状态相反的举动，因此能够基于位于位置p3和位置p4之间的图6的折线的斜率而判定散热脂20的泵出特性。
51.如图6以及图7e所示，在第5状态下，驱动部70使压板30移动以使保持板10与压板30的间隔进一步变小。此时，散热脂20内部的填料等受到压缩，从而散热脂20内部的剪切力增加，对压板30的反作用力增加。根据散热脂20内部的填料的大小、变形容易程度，位于位置p4和位置p5之间的图6的折线的斜率变化。因此，能够基于位于位置p4和位置p5之间的图6的折线的斜率而判定散热脂20的泵出特性。
52.如图6以及图7f所示，在第6状态下，驱动部70保持压板30的位置。上述反作用力通过散热脂20内部的填料、树脂的移动，随着时间的经过而撤去。通过该举动，也能够判定散热脂20的泵出特性。如上所述，能够基于第2状态下的载荷变化的斜率、第4状态下的载荷变化的斜率、第5状态下的载荷变化的斜率、第3状态下的伴随着时间经过的载荷变化以及第6状态下的伴随着时间经过的载荷变化而判定散热脂20的泵出特性。
53.散热脂20的泵出特性也可以通过第2状态下的载荷变化的斜率、第4状态下的载荷变化的斜率、第5状态下的载荷变化的斜率、第3状态下的伴随着时间经过的载荷变化以及第6状态下的伴随着时间经过的载荷变化中的至少任意一个来判定。另外，散热脂20的泵出特性也可以通过将它们之中的大于或等于两个组合起来进行判定。
54.即使在对于相同散热脂20进行试验的情况下，结果也根据第2状态、第4状态以及第5状态下的压板30的移动速度、以及第3状态以及第6状态下的保持时间而变化。因此，根据要测定的散热脂20的特性，压板30的移动速度以及保持时间优选分别设为大于或等于1μm/秒且小于或等于1mm/秒以及大于或等于0分钟且小于或等于10分钟。
55.此外，在基于使压板30移动时施加于压板30的载荷来判定散热脂20的泵出特性的情况下，试验装置100也可以不具有拍摄装置62，压板30也可以不由使可见光透过的材料来形成。但是，即使是在根据使压板30移动时施加于压板30的载荷来判定散热脂20的泵出特性的情况下，为了确认试验是否有异常，试验装置100也可以具有拍摄装置62，压板30也可以由使可见光透过的材料来形成。
56.(效果)
57.在实施方式1涉及的试验方法中，如上所述，能够通过对散热脂20施加一个循环的变形来判定散热脂20的泵出特性，因此能够在短时间内判定散热脂的泵出性能。
58.在实施方式1涉及的试验方法中通过观察使保持板10与压板30之间的间隔以一度变大之后再变小的方式改变之后的散热脂20的俯视形状而判定散热脂20的泵出特性的情况下，能够通过孔洞21的大小或数量在短时间内定量地判定泵出特性。在实施方式1涉及的试验方法中使用拍摄装置62来观察使压板30移动之后的散热脂20的俯视形状的情况下，能够通过对已取得的图像的图像处理在短时间内定量地判定散热脂的泵出性能。
59.在实施方式1涉及的试验方法中，如上所述，能够基于在使压板30移动时或保持压板30时施加于压板30的载荷的变化来判定散热脂20的泵出特性，因此能够在短时间内定量地判定散热脂的泵出性能。
60.实施方式2
61.对实施方式2涉及的半导体装置的制造方法进行说明。将实施方式2涉及的半导体装置设为半导体装置200。
62.图8是半导体装置200的示意性的剖视图。如图8所示，半导体装置200具有半导体封装件210和散热脂20。从半导体封装件210的背面暴露了基座211。在基座211之上配置有散热脂20。此外，在预装配之后将散热鳍片220安装于半导体装置200。散热鳍片220配置于散热脂20之上。在半导体封装件210的内部产生的热经由基座211以及散热脂20而传导到散热鳍片220，从散热鳍片220散热。
63.图9是半导体装置200的制造工序图。如图9所示，半导体装置200的制造方法具有准备工序s1、印刷工序s2、干燥工序s3和检查工序s4。在准备工序s1中，准备半导体封装件210。
64.在印刷工序s2中，在半导体封装件210的背面之上例如通过丝网印刷来印刷散热脂20。散热脂20是例如相变热界面材料。在进行印刷工序s2之后、进行干燥工序s3之前的阶段，散热脂20包含溶剂。在干燥工序s3中，散热脂20所包含的溶剂挥发。由此，对半导体装置200进行预装配。
65.在检查工序s4中，对在半导体封装件210的背面之上配置的散热脂20进行检查。更具体地，第1，在与印刷工序s2以及干燥工序s3相同的条件下，在保持板10之上配置与制造半导体装置200所使用的散热脂属于同一批次的散热脂20。第2，在使压板30以将散热脂20夹入的方式与保持板10相对配置之后，实施实施方式1涉及的试验方法。检查工序s4的合格与否是通过与在保持板10之上正常地配置了散热脂20的情况下的试验结果的对比来进行的。检查工序s4在使用同一批次的散热脂20的期间进行至少一次即可。
66.根据半导体装置200的制造方法，对于使用了属于同一批次的散热脂20的半导体装置200，能够集中检查由散热脂20所包含的溶剂的挥发不足、散热脂20所包含的填料的配
比量不足、散热脂20所包含的树脂材料的异常等引起的散热脂20的泵出性能的不良。
67.对于本发明的实施方式进行了说明，但是本次公开的实施方式在所有方面都应当认为是例示而非限制性的内容。本发明的范围由权利要求书表示，旨在包含与权利要求书均等的意思以及范围之内的所有变更。

技术特征：
1.一种试验方法，其是散热脂的泵出性能的试验方法，其具有以下工序：将所述散热脂配置于保持板之上；使压板以将所述散热脂夹入的方式与所述保持板相对配置；使所述保持板与所述压板之间的间隔变化；以及观察在使所述间隔变化之后的所述散热脂的形状，所述泵出性能是基于所述形状来判定的。2.根据权利要求1所述的试验方法，其中，所述泵出性能是基于在以使所述间隔变大的方式改变所述间隔之后的所述形状来判定的。3.根据权利要求1所述的试验方法，其中，所述泵出性能是基于在以使所述间隔一度变大之后再变小的方式改变所述间隔之后的所述形状而判定的。4.根据权利要求1至3中任一项所述的试验方法，其中，所述压板由使可见光透过的材料形成，所述形状是透过所述压板来观察的。5.一种试验方法，其是散热脂的泵出性能的试验方法，其具有以下工序：将所述散热脂配置于保持板之上；使压板以将所述散热脂夹入的方式与所述保持板相对配置；使所述保持板与所述压板之间的间隔变化；以及测量施加于所述压板的载荷，所述泵出性能是基于所述载荷来判定的。6.根据权利要求5所述的试验方法，其中，所述泵出性能是基于使所述间隔变化时的所述载荷的变化来判定的。7.根据权利要求5所述的试验方法，其中，所述泵出性能是基于在使所述间隔变化之后保持所述间隔时的所述载荷的变化来判定的。8.根据权利要求5至7中任一项所述的试验方法，其中，所述泵出性能是基于使所述间隔向第1方向变化后保持、以及使所述间隔向与所述第1方向相反的第2方向变化后保持时的所述载荷的变化来判定的。9.一种半导体装置的制造方法，其具有以下工序：准备半导体封装件；在所述半导体封装件之上配置散热脂；以及检查所述散热脂的泵出性能，所述检查是根据权利要求1到8中任一项记载的所述试验方法来进行的，朝向所述保持板之上的所述散热脂的配置以与朝向所述半导体封装件之上的所述散热脂的配置相同的条件来进行，在所述半导体封装件之上配置的所述散热脂和在所述保持板之上配置的所述散热脂属于同一批次。10.根据权利要求9所述的半导体装置的制造方法，其中，
所述散热脂由相变热界面材料形成。

技术总结
本发明的试验方法具有如下工序：将散热脂(20)配置于保持板(10)之上；使压板(30)以将散热脂夹入的方式与保持板相对配置；使保持板与压板之间的间隔变化；以及观察在使保持板与压板之间的间隔变化之后的散热脂的形状。泵出性能是基于散热脂的形状来判定的。能是基于散热脂的形状来判定的。能是基于散热脂的形状来判定的。


技术研发人员：石桥秀俊 南出爱弓 冈诚次 古田由利绘 增森俊二
受保护的技术使用者：三菱电机株式会社
技术研发日：2023.01.12
技术公布日：2023/7/20